JP5760775B2

JP5760775B2 - 内燃機関の冷却装置

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Publication number: JP5760775B2
Application number: JP2011153090A
Authority: JP
Inventors: 篤史駒田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2015-08-12
Anticipated expiration: 2031-07-11
Also published as: JP2013019313A

Description

本発明は、内燃機関の冷却装置に関する。

従来、内燃機関を冷却水で冷却する装置では、内燃機関の下流側に熱交換器であるオイルクーラを設けることで、冷却水によるオイルの昇温や冷却を図るようにしている（例えば特許文献１等）。

特開２００４−０３６５２５号公報

上記熱交換器には、内燃機関を通過した後の冷却水が供給されるため、機関熱を受熱した冷却水が供給される。従って、熱交換器の昇温性能を高めるという点では有利になるものの、当該熱交換器の冷却性能を高めるという点では不利な構成となっており、同熱交換器の昇温性能及び冷却性能の両立が困難なものとなっている。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱交換器の昇温性能と冷却性能とを両立することのできる内燃機関の冷却装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、冷却水を冷却するラジエータと、内燃機関のウォータジャケットに冷却水を供給するウォータポンプと、シリンダブロックのウォータジャケット入口とシリンダヘッドのウォータジャケット出口とを接続する外部配管の一部を構成し、前記ウォータジャケッ出口と前記ウォータポンプとに接続されており途中に熱交換器が設けられた熱交換器用通路と、前記熱交換器用通路を前記ウォータポンプの吸込口に連通させる状態と、前記熱交換器用通路を前記ウォータポンプの吐出口に連通させる状態とに切り替える切替バルブとを備え、前記切替バルブの切り替えにより、機関の暖機時には前記シリンダヘッドのウォータジャケット出口から流出した冷却水を前記熱交換器用通路に供給した後に前記ウォータポンプに吸い込ませる一方、機関の冷却要求時には、前記ウォータポンプから吐出した冷却水を前記熱交換器用通路に供給して暖機時とは逆方向に前記熱交換器用通路を流通させることをその要旨とする。
請求項２に記載の発明は、冷却水を冷却するラジエータと、内燃機関のウォータジャケットに冷却水を供給するウォータポンプと、シリンダブロックのウォータジャケット入口とシリンダヘッドのウォータジャケット出口とを接続する外部配管の一部を構成し、前記ウォータジャケット出口に接続される通路と前記ウォータポンプとに接続されており途中に熱交換器が設けられた熱交換器用通路と、前記熱交換器用通路を前記ウォータポンプの吸込口に連通させる状態と、前記熱交換器用通路を前記ウォータポンプの吐出口に連通させる状態とに切り替える切替バルブとを備え、前記切替バルブの切り替えにより、機関の暖機時には前記シリンダヘッドのウォータジャケット出口から流出した冷却水を前記熱交換器用通路に供給した後に前記ウォータポンプに吸い込ませる一方、機関の冷却要求時には、前記ウォータポンプから吐出した冷却水を前記熱交換器用通路に供給して暖機時とは逆方向に前記熱交換器用通路を流通させることをその要旨とする。

同構成によれば、暖機時には、内燃機関で受熱して機関のウォータジャケットから流出した冷却水は熱交換器用通路に供給されてウォータポンプに吸い込まれる。このように、内燃機関で受熱した高温の冷却水を熱交換器に供給することができるため、同熱交換器による昇温効果を高めることができる。

一方、冷却要求時には、熱交換器用通路がウォータポンプの吐出口に連通される。従って、内燃機関を通過していない低温の冷却水が熱交換器に供給されるようになり、同熱交換器による冷却効果を高めることができる。従って、同構成によれば、熱交換器の昇温性能と冷却性能とを両立することができるようになる。

また、同構成によれば、冷却水による熱交換器の冷却が促進されるようになるため、例えば熱補償のための部材の大型化を避けることができ、熱交換器の小型化を図ることもできる。

また、同構成によれば、冷却要求時には、熱交換器用通路がウォータポンプの吐出口に連通されることにより、ウォータポンプの吐出口には、内燃機関に設けられたウォータジャケットと熱交換器用通路とがともに連通するようになる。このように冷却装置において並列回路が構成されることにより、冷却水通路内での圧力損失が低下するようになり、ラジエータ内の流量が増加するようになる。ラジエータ内の流量が増加すると、同ラジエータでの熱交換効率が向上するようになるため、ラジエータの小型化が可能となる。

なお、同構成における暖機時とは、低温状態の冷却水が所定の温度にまで達して機関の暖機が完了するまでの間のことをいう。また、冷却要求時とは、機関の暖機よりも冷却を優先させる状態をいい、例えば機関の中・高負荷時や、冷却水温が所定の判定値を超えたとき等が挙げられる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の冷却装置において、前記ウォータポンプの吸込口には、サーモスタットが接続されていることをその要旨とする。
同構成によれば、暖機時には、熱交換器用通路がウォータポンプの吸込口に連通されることにより、内燃機関に設けられたウォータジャケットの下流には、熱交換器用通路が並設されることになり、機関下流側の圧力損失が低下するようになる。このように圧力損失が低下すると、機関下流側に位置するウォータポンプの吸込口における負圧が小さくなるため、この吸い込み口に接続されたサーモスタットに作用する負圧も小さくなる。そのため、サーモスタットに作用する負圧に起因した当該サーモスタットの強制開弁が抑えられるようになる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の冷却装置において、前記熱交換器用通路が複数設けられていることをその要旨とする。
同構成によれば、上記熱交換器用通路が複数設けられることにより、冷却装置における並列回路が増えるようになる。このように並列回路が増えることにより、冷却要求時における冷却水通路内での圧力損失の低下が促進されるため、ラジエータ内の流量がさらに増加するようになり、例えばさらなるラジエータの小型化が可能になる。また、同構成が請求項３に記載の発明に適用される場合には、冷却装置における並列回路の増加により、暖機時における機関下流側の圧力損失の低下がさらに促進されるため、上述したサーモスタットの強制開弁をより一層抑えることができる。

なお、上記熱交換器としては、請求項５に記載の発明によるように、内燃機関用のオイルクーラ及び変速機用のオイルクーラ及びＥＧＲクーラ及び過給機のハウジング内に設けられたウォータジャケットの少なくとも１つである、という構成を採用することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の冷却装置において、前記切替バルブは、円筒状の弁体を有したロータリバルブであり、前記弁体は、前記ウォータポンプの吐出側が接続される吐出側弁部と前記ウォータポンプの吸込口が接続される吸込側弁部とで構成されており、前記吐出側弁部と前記吸込側弁部とは、前記弁体の軸方向において直列に設けられていることをその要旨とする。

同構成によれば、ロータリバルブの弁体を回転させることにより、ウォータポンプの吐出側に接続された通路とウォータポンプの吸込側に接続された通路とを同時に切り替えることができる。つまり、吐出側の通路及び吸込側の通路の同時切替を簡易な構成で行うことができるようになる。

本発明にかかる冷却装置の一実施形態における全体構成を示す模式図。同実施形態におけるバルブの構造を模式的に示すロータリバルブの回転軸方向の断面図。暖機時のバルブの状態を示すロータリバルブの径方向の断面図。暖機時の冷却水の流れを示す模式図。冷却要求時のバルブの状態を示すロータリバルブの径方向の断面図。冷却要求時の冷却水の流れを示す模式図。同実施形態の変形例における冷却装置の全体構成を示す模式図。

以下、本発明の内燃機関の冷却装置を具体化した一実施形態を、図１〜図６を参照して説明する。
図１に示すように、エンジン１は、シリンダブロック１ａやシリンダヘッド１ｂを備えている。これらシリンダブロック１ａやシリンダヘッド１ｂには、冷却水が流れるウォータジャケット２Ｗがそれぞれ設けられており、これらのウォータジャケット２Ｗを通じてシリンダブロック１ａを通過した冷却水がシリンダヘッド１ｂに供給される。

シリンダブロック１ａのウォータジャケット入口には、供給通路１００を介してウォータポンプ（ＷＰ）１０の吐出口が接続されている。このウォータポンプ１０は、冷却水を圧送するポンプと冷却水の供給先を切り替えるロータリバルブ２０とで構成されている。

シリンダヘッド１ｂのウォータジャケット出口には、ラジエータ通路２１０、ヒータ通路２２０、機関用オイルクーラ通路２３０、変速機用オイルクーラ通路２４０、ＥＧＲクーラ用通路２５０がそれぞれ接続されている。なお、シリンダヘッド１ｂのウォータジャケット出口が、上述したウォータジャケットよりも下流側の部位に相当する。

ラジエータ通路２１０には、冷却水を冷却するラジエータ４０が設けられており、同ラジエータ４０よりも下流側のラジエータ通路２１０は、サーモスタット３０の第１入口ポートに接続されている。なお、この第１入口ポートは、冷却水温度が上昇してサーモスタット３０が開弁したときに冷却水が流れ込むポートである。

ヒータ通路２２０には、車室内の暖房を行うためのヒータ５０が設けられており、同ヒータ５０よりも下流側のヒータ通路２２０は、サーモスタット３０の第２入口ポートに接続されている。なお、この第２入口ポートは、サーモスタット３０の開弁状態によらず、常に冷却水が流れ込むポートである。

機関用オイルクーラ通路２３０には、エンジン１の潤滑油の昇温及び冷却を行うための機関用オイルクーラ６０が設けられており、同機関用オイルクーラ６０よりも下流側の機関用オイルクーラ通路２３０は、上記ウォータポンプ１０のロータリバルブ２０に接続されている。

変速機用オイルクーラ通路２４０には、エンジン１の出力軸に接続される変速機の潤滑油の昇温及び冷却を行うための変速機用オイルクーラ７０が設けられており、同変速機用オイルクーラ７０よりも下流側の変速機用オイルクーラ通路２４０は、上記ウォータポンプ１０のロータリバルブ２０に接続されている。

ＥＧＲクーラ用通路２５０には、排気環流装置（ＥＧＲ装置）を通じて吸気系に還流される排気の昇温及び冷却を行うＥＧＲクーラ８０が設けられており、同ＥＧＲクーラ８０よりも下流側のＥＧＲクーラ用通路２５０は、上記ウォータポンプ１０のロータリバルブ２０に接続されている。

なお、上述した機関用オイルクーラ通路２３０、変速機用オイルクーラ通路２４０、及びＥＧＲクーラ用通路２５０は、内燃機関のウォータジャケット２Ｗよりも下流の部位とウォータポンプ１０とに接続されており途中に熱交換器が設けられた上記熱交換器用通路を構成している。

ウォータポンプ１０の吸込口は、吸込通路６００を介してサーモスタット３０の出口ポートに接続されている。
次に、ウォータポンプ１０に設けられたロータリバルブ２０の構造を説明する。このロータリバルブ２０は、機関用オイルクーラ通路２３０、変速機用オイルクーラ通路２４０、及びＥＧＲクーラ用通路２５０での冷却水の流れ方向を切り替える切替バルブであり、制御装置２００によってその駆動が制御される。

図２に示すように、ロータリバルブ２０は、ウォータポンプ１０のハウジング２１内に設けられた弁体２２と、同ハウジング２１内に形成された各種通路にて構成されている。
弁体２２は中空の円筒形状をなしており、適宜のアクチュエータにて回転駆動される。

弁体２２の内部には仕切り部２２ｂが設けられており、この仕切り部２２ｂによって弁体２２は、その回転軸方向の上下において２つの弁部に分けられている。より詳細には、弁体２２にあって仕切り部２２ｂよりも上方の部位は、ウォータポンプ１０の吐出側が接続される吐出側弁部２２ａｕとされている。また、弁体２２にあって仕切り部２２ｂよりも下方の部位は、ウォータポンプ１０の吸込側が接続される吸込側弁部２２ａｄとされている。これら吐出側弁部２２ａｕと吸込側弁部２２ａｄとは、弁体２２の回転軸方向において直列に設けられている。なお、仕切り部２２ｂは、適宜のシール部材を使用したり、弁体２２と一体形成したりすることにより形成可能である。

図２や図３に示すように、吐出側弁部２２ａｕには、第１開口部２２ｃ１、第２開口部２２ｃ２、及び第３開口部２２ｃ３がそれぞれ設けられている。第２開口部２２ｃ２は、第１開口部２２ｃ１から弁体２２の周方向反時計回りに９０度ずれた位置に形成されている。また、第３開口部２２ｃ３は、第２開口部２２ｃ２から弁体２２の周方向反時計回りに９０度ずれた位置に形成されている。

吸込側弁部２２ａｄには、第４開口部２２ｃ４及び第５開口部２２ｃ５がそれぞれ設けられている。第５開口部２２ｃ５は、第４開口部２２ｃ４から弁体２２の周方向に１８０度ずれた位置に形成されている。また、第４開口部２２ｃ４は、上記第２開口部２２ｃ２の下方に形成されている。

先の図２や図３に示すように、ハウジング２１内において、吐出側弁部２２ａｕの周囲には、ウォータポンプ１０の吐出口に連通した第１通路２１ａや、シリンダブロック１ａのウォータジャケット入口に連通する第２通路２１ｂが形成されている。また、ハウジング２１内において、吐出側弁部２２ａｕの周囲には、機関用オイルクーラ通路２３０及び変速機用オイルクーラ通路２４０及びＥＧＲクーラ用通路２５０に連通する第３通路２１ｃも形成されている。

図３に示すように、第２通路２１ｂは、第１通路２１ａから弁体２２の周方向時計回りに９０度ずれた位置に形成されている。また、第３通路２１ｃは、第２通路２１ｂから弁体２２の周方向時計回りに９０度ずれた位置に形成されている。そして、機関の暖機時には、第１通路２１ａが第２開口部２２ｃ２に連通するように弁体２２の回転位相が調整されることにより、第２通路２１ｂが第１開口部２２ｃ１に連通し、第３通路２１ｃは閉塞される。

他方、ハウジング２１内において、吸込側弁部２２ａｄの周囲には、ウォータポンプ１０の吸込口に連通した第４通路２１ｄや、機関用オイルクーラ通路２３０及び変速機用オイルクーラ通路２４０及びＥＧＲクーラ用通路２５０に連通する第５通路２１ｅが形成されている。

図３に示すように、第５通路２１ｅは、第４通路２１ｄから弁体２２の周方向に１８０度ずれた位置に形成されている。そして、機関の暖機時には、上述したように第１通路２１ａが第２開口部２２ｃ２に連通するように弁体２２の回転位相が調整されることにより、第４通路２１ｄが第４開口部２２ｃ４に連通するとともに第５通路２１ｅが第５開口部２２ｃ５に連通するように、第４通路２１ｄ及び第５通路２１ｅの形成位置が決められている。

このように構成された冷却装置において、機関の暖機時、つまり低温状態の冷却水が所定の温度にまで達しておらず機関の暖機が完了していない間は、制御装置２００によってロータリバルブ２０の弁体２２の回転位相が制御されることにより、同弁体２２の回転位相は、先の図３に示した状態にされる。この状態では、上述したように、吐出側弁部２２ａｕにおいて、第１通路２１ａが第２開口部２２ｃ２に連通するとともに第２通路２１ｂが第１開口部２２ｃ１に連通し、第３通路２１ｃは閉塞される。従って、図３や図４に示すように、ウォータポンプ１０から吐出された冷却水はシリンダブロック１ａにのみ供給される。

他方、吸込側弁部２２ａｄにおいては、第４通路２１ｄが第４開口部２２ｃ４に連通するとともに第５通路２１ｅが第５開口部２２ｃ５に連通する。従って、図３や図４に示すように、シリンダブロック１ａで受熱してシリンダヘッド１ｂから排出された冷却水の一部は、機関用オイルクーラ６０、変速機用オイルクーラ７０、ＥＧＲクーラ８０に供給された後にウォータポンプ１０に吸い込まれる。

一方、機関の冷却要求時、つまり機関の暖機よりも冷却を優先させる要求状態のときには、制御装置２００によってロータリバルブ２０の弁体２２の回転位相が制御されることにより、同弁体２２の回転位相は、図５に示した状態にされる（暖機時の状態から時計回りに９０度回転した状態）。なお、制御装置２００によって行われる、機関の冷却要求時であるか否かの判断は、現在の機関負荷が中・高負荷であるか否かの判断や、冷却水温が所定の判定値を超えたか否かの判断によって行われる。

この図５に示す状態では、吐出側弁部２２ａｕにおいて、第１通路２１ａが第３開口部２２ｃ３に連通し、第２通路２１ｂが第２開口部２２ｃ２に連通し、第３通路２１ｃが第１開口部２２ｃ１に連通する。従って、図５や図６に示すように、ウォータポンプ１０から吐出された冷却水はシリンダブロック１ａだけではなく、機関用オイルクーラ６０、変速機用オイルクーラ７０、及びＥＧＲクーラ８０にも供給される。つまり、機関用オイルクーラ６０、変速機用オイルクーラ７０、及びＥＧＲクーラ８０に対してはウォータポンプ１０から吐出された冷却水がエンジン１を通過することなく直接供給される。

他方、吸込側弁部２２ａｄにおいては、第４通路２１ｄ及び第５通路２１ｅが吸込側弁部２２ａｄの壁面によって閉塞される。従って、図６に示すように、機関用オイルクーラ６０、変速機用オイルクーラ７０、及びＥＧＲクーラ８０に対してエンジン１を通過することなく直接供給された冷却水は、シリンダヘッド１ｂのウォータジャケット２Ｗから流出した冷却水、つまりエンジン１内を通過してきた冷却水と合流する。そして、その後ラジエータ４０やヒータ５０を介してウォータポンプ１０に吸い込まれる。

次に本実施形態の作用を説明する。
（暖機時の作用）
機関の暖機時には、機関用オイルクーラ通路２３０、変速機用オイルクーラ通路２４０、及びＥＧＲクーラ用通路２５０のそれぞれをウォータポンプ１０の吸込口に連通させるようにしている。従って、先の図４に示したように、暖機時には、エンジン１で受熱してウォータジャケット２Ｗから流出した冷却水は、機関用オイルクーラ６０、変速機用オイルクーラ７０、及びＥＧＲクーラ８０に供給されてウォータポンプ１０に吸い込まれる。このように、エンジン１で受熱した高温の冷却水が機関用オイルクーラ６０、変速機用オイルクーラ７０、及びＥＧＲクーラ８０に供給されるため、それら機関用オイルクーラ６０、変速機用オイルクーラ７０、及びＥＧＲクーラ８０による昇温効果が促進される。従って、例えばエンジン１や変速機の潤滑油について暖機過程での粘度低下を促進させることもでき、これにより燃費が向上するようになる。また、暖機過程での排気の昇温を促進させることもできる。

また、ウォータポンプ１０の吸込口には、サーモスタット３０が接続されている。ここで、暖機時には、機関用オイルクーラ通路２３０、変速機用オイルクーラ通路２４０、及びＥＧＲクーラ用通路２５０がウォータポンプ１０の吸込口に連通されることにより、エンジン１に設けられたウォータジャケット２Ｗの下流には、熱交換器用通路が並設されることになり、機関下流側の圧力損失が低下するようになる。このように圧力損失が低下すると、機関下流側に位置するウォータポンプ１０の吸込口における負圧が小さくなるため、この吸い込み口に接続されたサーモスタット３０に作用する負圧も小さくなる。そのため、サーモスタット３０に作用する負圧に起因した当該サーモスタット３０の強制開弁が抑えられるようになる。このように暖機時でのサーモスタット３０の強制開弁が抑えられることにより、暖機時において冷却水がラジエータ４０を通過してしまうことを抑えることができ、これにより機関の暖機性能の低下を抑えることができる。

なお、本実施形態では、ウォータジャケット２Ｗの下流において、機関用オイルクーラ通路２３０、変速機用オイルクーラ通路２４０、及びＥＧＲクーラ用通路２５０という複数の熱交換器用通路を並設している。そのため、上述した機関下流側の圧力損失は大きく低下するようになり、これによりサーモスタット３０の強制開弁がより一層効果的に抑えられる。
（冷却要求時の作用）
機関の冷却要求時には、機関用オイルクーラ通路２３０、変速機用オイルクーラ通路２４０、及びＥＧＲクーラ用通路２５０のそれぞれをウォータポンプ１０の吐出口に連通させるようにしている。従って、先の図６に示したように、冷却要求時には、エンジン１を通過していない低温の冷却水が機関用オイルクーラ６０、変速機用オイルクーラ７０、及びＥＧＲクーラ８０にそれぞれ供給されるため、それら機関用オイルクーラ６０、変速機用オイルクーラ７０、及びＥＧＲクーラ８０による冷却効果が高くなる。また、冷却水によって機関用オイルクーラ６０、変速機用オイルクーラ７０、及びＥＧＲクーラ８０の冷却が促進されるようになるため、例えばそれら熱交換器の熱補償をするための部材の大型化を避けることができ、熱交換器の小型化を図ることもできる。

また、冷却要求時には、機関用オイルクーラ通路２３０、変速機用オイルクーラ通路２４０、及びＥＧＲクーラ用通路２５０のそれぞれがウォータポンプ１０の吐出口に連通される。これにより、ウォータポンプ１０の吐出口には、エンジン１に設けられたウォータジャケット２Ｗ、機関用オイルクーラ通路２３０、変速機用オイルクーラ通路２４０、及びＥＧＲクーラ用通路２５０がともに連通するようになる。このように冷却装置において並列回路が構成されることにより、冷却水通路内での圧力損失が低下するようになり、ラジエータ４０内の流量が増加するようになる。ラジエータ４０内の流量が増加すると、同ラジエータ４０での熱交換効率が向上するようになるため、ラジエータ４０の小型化が可能となる。

なお、本実施形態では、機関の冷却要求時において、ウォータポンプ１０の吐出口に連通される熱交換器用通路として、機関用オイルクーラ通路２３０、変速機用オイルクーラ通路２４０、及びＥＧＲクーラ用通路２５０という複数の熱交換器用通路を設けている。このように熱交換器用通路を複数設けて冷却装置における並列回路を増やすことにより、上述した冷却要求時における冷却水通路内での圧力損失の低下が促進されるため、ラジエータ４０内の流量は、並列回路の数に応じてさらに増加するようになり、例えばさらなるラジエータ４０の小型化も可能になる。
（その他の作用）
円筒状の弁体２２を有したロータリバルブ２０において、弁体２２は、ウォータポンプ１０の吐出側が接続される吐出側弁部２２ａｕとウォータポンプ１０の吸込口が接続される吸込側弁部２２ａｄとで構成しており、吐出側弁部２２ａｕと吸込側弁部２２ａｄとは、弁体２２の軸方向において直列に設けている。そのため、弁体２２を回転させることにより、ウォータポンプ１０の吐出側に接続された通路とウォータポンプ１０の吸込側に接続された通路とを同時に切り替えることができる。つまり、吐出側の通路及び吸込側の通路の同時切替を簡易な構成で行うことができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）ウォータジャケット２Ｗよりも下流側の部位とウォータポンプ１０とに接続されており途中に熱交換器が設けられた熱交換器用通路（機関用オイルクーラ通路２３０、変速機用オイルクーラ通路２４０、及びＥＧＲクーラ用通路２５０）を備えるようにしている。そして、機関の暖機時には熱交換器用通路をウォータポンプ１０の吸込口に連通させる一方、機関の冷却要求時には熱交換器用通路をウォータポンプ１０の吐出口に連通させる切替バルブとしてのロータリバルブ２０を備えるようにしている。

そのため、暖機時には熱交換器（機関用オイルクーラ６０、変速機用オイルクーラ７０、及びＥＧＲクーラ８０）による昇温効果を、冷却要求時には熱交換器（機関用オイルクーラ６０、変速機用オイルクーラ７０、及びＥＧＲクーラ８０）による冷却効果を高めることができ、同熱交換器の昇温性能と冷却性能とを両立することができるようになる。

また、冷却水による熱交換器の冷却が促進されるようになるため、例えば熱補償のための部材の大型化を避けることができ、熱交換器（機関用オイルクーラ６０、変速機用オイルクーラ７０、及びＥＧＲクーラ８０）の小型化を図ることもできる。

また、冷却要求時におけるラジエータ４０内の流量が増加するようになるため、ラジエータ４０の小型化が可能となる。
（２）ウォータポンプ１０の吸込口にサーモスタット３０が接続されている冷却装置において、上述した熱交換器用通路やロータリバルブ２０を設けるようにしている。そのため、暖機時には、サーモスタット３０に作用する負圧に起因した当該サーモスタット３０の強制開弁が抑えられるようになる。

（３）上記熱交換器用通路を複数設けるようにしている。従って、同熱交換器用通路を１つのみ設ける場合と比較して、冷却装置における並列回路が増えるようになる。このように並列回路が増えることにより、冷却要求時における冷却水通路内での圧力損失の低下が促進されるため、ラジエータ４０内の流量がさらに増加するようになり、例えばさらなるラジエータ４０の小型化が可能になる。また、冷却装置における並列回路の増加により、暖機時における機関下流側の圧力損失の低下がさらに促進されるため、上述したサーモスタット３０の強制開弁をより一層抑えることができる。

（４）円筒状の弁体２２を有したロータリバルブ２０において、吐出側弁部２２ａｕと吸込側弁部２２ａｄとを弁体２２の軸方向において直列に設けている。そのため、吐出側の通路及び吸込側の通路の同時切替を簡易な構成で行うことができる。

なお、上記実施形態は、次のように変更して実施することもできる。
・熱交換器用通路（機関用オイルクーラ通路２３０、変速機用オイルクーラ通路２４０、ＥＧＲクーラ用通路２５０）を、シリンダヘッド１ｂのウォータジャケット出口に接続するようにしたが、ウォータジャケット２Ｗよりも下流側の部位であれば他の部位に接続するようにしてもよい。例えば図７に示すように、シリンダヘッド１ｂのウォータジャケット出口に排出通路２６０を接続し、この排出通路２６０から機関用オイルクーラ通路２３０、変速機用オイルクーラ通路２４０、及びＥＧＲクーラ用通路２５０をそれぞれ分岐させるようにしてもよい。この場合でも、上記実施形態に準する作用効果を得ることができる。

・ロータリバルブ２０に接続される熱交換器用通路を複数設けるようにしたが、その配設数は１以上において任意に変更することができる。
・ロータリバルブ２０に接続される熱交換器用通路に設けられた熱交換器が、機関用オイルクーラ６０や、変速機用オイルクーラ７０や、ＥＧＲクーラ８０であった。しかし、これら各熱交換器の少なくとも１つを設けるようにしてもよい。また、他の熱交換器を設けるようにしてもよい。例えば、ターボチャージャなどの過給機のハウジング内に形成されるウォータジャケットでもよい。

・１つの熱交換器用通路に１つの熱交換器を設けるようにしたが、１つの熱交換器用通路に複数の熱交換器を設けるようにしてもよい。
・ウォータポンプ１０にロータリバルブ２０を内蔵させるようにしたが、同ロータリバルブ２０とウォータポンプ１０とを別体とし、適宜の通路で互いを接続するようにしてもよい。

・上述したロータリバルブ２０の構造は一例であり、他の構造を適用してもよい。
・ロータリバルブ２０の駆動を制御装置２００で制御するようにした。この他、バイメタルなどのように温度に応じて変形する素材を利用してロータリバルブ２０の回転位相を変更するようにしてもよい。

１…エンジン、１ａ…シリンダブロック、１ｂ…シリンダヘッド、２Ｗ…ウォータジャケット、１０…ウォータポンプ、２０…ロータリバルブ、２１…ハウジング、２１ａ…第１通路、２１ｂ…第２通路、２１ｃ…第３通路、２１ｄ…第４通路、２１ｅ…第５通路、２２…弁体、２２ｂ…仕切り部、２２ａｄ…吸込側弁部、２２ａｕ…吐出側弁部、２２ｃ１…第１開口部、２２ｃ２…第２開口部、２２ｃ３…第３開口部、２２ｃ４…第４開口部、２２ｃ５…第５開口部、３０…サーモスタット、４０…ラジエータ、５０…ヒータ、６０…機関用オイルクーラ、７０…変速機用オイルクーラ、８０…ＥＧＲクーラ、１００…供給通路、２００…制御装置、２１０…ラジエータ通路、２２０…ヒータ通路、２３０…機関用オイルクーラ通路、２４０…変速機用オイルクーラ通路、２５０…ＥＧＲクーラ用通路、２６０…排出通路、６００…吸込通路。

Claims

冷却水を冷却するラジエータと、
内燃機関のウォータジャケットに冷却水を供給するウォータポンプと、
シリンダブロックのウォータジャケット入口とシリンダヘッドのウォータジャケット出口とを接続する外部配管の一部を構成し、前記ウォータジャケット出口と前記ウォータポンプとに接続されており途中に熱交換器が設けられた熱交換器用通路と、
前記熱交換器用通路を前記ウォータポンプの吸込口に連通させる状態と、前記熱交換器用通路を前記ウォータポンプの吐出口に連通させる状態とに切り替える切替バルブとを備え、
前記切替バルブの切り替えにより、機関の暖機時には前記シリンダヘッドのウォータジャケット出口から流出した冷却水を前記熱交換器用通路に供給した後に前記ウォータポンプに吸い込ませる一方、機関の冷却要求時には、前記ウォータポンプから吐出した冷却水を前記熱交換器用通路に供給して暖機時とは逆方向に前記熱交換器用通路を流通させる
ことを特徴とする内燃機関の冷却装置。
冷却水を冷却するラジエータと、
内燃機関のウォータジャケットに冷却水を供給するウォータポンプと、
シリンダブロックのウォータジャケット入口とシリンダヘッドのウォータジャケット出口とを接続する外部配管の一部を構成し、前記ウォータジャケット出口に接続される通路と前記ウォータポンプとに接続されており途中に熱交換器が設けられた熱交換器用通路と、
前記熱交換器用通路を前記ウォータポンプの吸込口に連通させる状態と、前記熱交換器用通路を前記ウォータポンプの吐出口に連通させる状態とに切り替える切替バルブとを備え、
前記切替バルブの切り替えにより、機関の暖機時には前記シリンダヘッドのウォータジャケット出口から流出した冷却水を前記熱交換器用通路に供給した後に前記ウォータポンプに吸い込ませる一方、機関の冷却要求時には、前記ウォータポンプから吐出した冷却水を前記熱交換器用通路に供給して暖機時とは逆方向に前記熱交換器用通路を流通させる
ことを特徴とする内燃機関の冷却装置。
前記ウォータポンプの吸込口には、サーモスタットが接続されている
請求項１または２に記載の内燃機関の冷却装置。
前記熱交換器用通路が複数設けられている
請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の冷却装置。
前記熱交換器は、内燃機関用のオイルクーラ及び変速機用のオイルクーラ及びＥＧＲクーラ及び過給機のハウジング内に設けられたウォータジャケットの少なくとも１つである
請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の冷却装置。
前記切替バルブは、円筒状の弁体を有したロータリバルブであり、
前記弁体は、前記ウォータポンプの吐出側が接続される吐出側弁部と前記ウォータポンプの吸込口が接続される吸込側弁部とで構成されており、
前記吐出側弁部と前記吸込側弁部とは、前記弁体の軸方向において直列に設けられている
請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の冷却装置。